基于PLC的中水处理控制系统.ppt

基于PLC的中水处理控制系统;1．工艺流程简介

中水处理系统的一般工艺流程框图如图5-1所示。利用机械过滤、生物接触氧化、化学絮凝方法使水中的COD（化学需氧量）、BOD5（生化需氧量）、SS（悬浮物）等污染物大幅度减少，再采用活性炭和碳纤维复合吸附过滤方式，使出水达到除饮用以外的其他生活使用要求。

图5-1中水处理工艺流程框图

;2．控制要求初探

整个工艺流程有4个水池的水位需要检测，还有风机、水泵等12台设备及管路中的12个电磁阀需要根据工艺条件进行自动控制；整个系统要具有手动/自动运行及其切换功能；要有中文操作界面，显示正常、报警等各种运行状态，以及所有运行条件、时间周期等主要参数的便捷设定与切换。;;;

图5-2中水处理装置工艺流程图;;2.4选择现场测控设备

主要是水位测量而且是两点或四点的位式测量，所以采用自行研制的多点电极式液位计；

控制执行器是水泵、风机类电动机以及电磁阀。;3电气控制系统设计

在完成了控制系统总体方案设计后，整个系统的框架轮廓已经成形。接下来就是为完成工程实施而进行的深度的、详尽的工程图纸设计，主要包括：工艺控制流程图、电气系统图、电气原理图、变频器接线图、PLCI/O接线图、电控柜布置图、电气管线敷设图、自控设备表等。;3.1工艺控制流程图

根据总体方案的设计，需要在工艺流程图的基础上，首先画出自动化系统工程的第一张图纸——带测控点的工艺流程图或简称工艺控制流程图，即用过程检测和控制系统的设计符号来描述生产过程的测控内容。

图5-3所示为中水处理控制流程图，分别在调节池、中间水池、溢流井和中水储池这4个池中设置了水位测量仪。其中，前三个水池只配置了上、下限的两点水位测量，而最后一个中水储池为上上限、上限、下限与下下限的四点水位测量。由水位测量的数字量DI信号，送入控制装置PLC中，经逻辑运算输出数字量DO信号控制水泵（以及相应的电磁阀），从而构成了4个回路的单回路控制系统。其中，圆圈外带方框的图例表示操作人员可以监控的计算机控制装置。;图5-3中水处理控制流程图;3.2??气系统图

电气系统图表示系统的基本组成，是设备的驱动电路，即从电源到电动机的大电流通过的路径，一般可称为主电路图。如图5-4所示，由电流表、电压表、总开关、分支开关、交流接触器主触点等电器构成主回路。

1．主要电气元件

（1）主空开QF

（2）电压表V、电流表A

（3）分空开QF

（4）接触器KM

（5）热继电器FR

2．工作过程

如图5-4（a）所示，以第一支路风机1为例。当主空开QF合上，分空开1QF也合上时，只要交流接触器1KM的线圈得电，其主触点闭合，即第一支路通电，负载风机1即启动运转；反之，接触器1KM的线圈失电，其主触点断开，即第一支路断电，负载风机1即停转。

;图5-4电气系统图（a）;如图5-4（b）所示，在中水泵1和中水泵2的支路中，设计了一台变频器V/F，其前后共有三个交流接触器。它的启、停和运行要求比较复杂，详见节。

;3.3电气原理图

电气原理图是由接触器和继电器线圈、各种电器的常开和常闭触点组成的逻辑电路，用以实现所要求的控制功能，一般也称为控制电路图。

图5-5（a）所示电气原理图描述了风机、水泵与对应指示灯控制电路的工作原理，由分支空开、中间继电器常开触点、交流接触器线圈、按钮指示灯和电铃等电器构成控制电路。

;图5-5电气原理图（a）风机水泵与指示灯;图5-5（b）所示电气原理图描述了电磁阀控制电路的工作原理，由分支空开K15、中间继电器常开触点等构成控制电路。

;而对应的指示灯控制电路的电气原理图如图5-5（c）所示。

;3.4变频器接线图

变频调速器是对交流电动机实现变频调速的一种装置。

其工作原理是：在外来直流电压或直流电流等控制信号作用下，将电网提供的工频交流电变换为与控制信号一一对应的变压变频的交流电，以实现对交流电动机的无级调速。

如图5-6所示，远传压力表送出与水压成比例的0～10V电压信号，变频器根据设定的水压恒定值，改变驱动水泵的交流电频率以调节水压（流量），从而实现恒压供水。

;图5-6变频器接线图;3.5PLCI/O接线图

根据上述工程图的设计，可以清楚地计算出本控制系统总计有输出接点29个、输入接点37个，据此选用西门子S7-200系列PLC作为核心控制装置。

;3.6水位计原理及配线图

1．原理框图

利用一般水（非纯净水）具有一定电阻的特性，构成桥式电阻输入电路，使用比较电路来判断水位是否到达设定电极，从而低成本准确地测出同一池中4点的水位状态，并通过继电器开关点位输出到PLC中。

图5-8给出电极式水位计的原理框图，由桥式输